Kattava analyysi piirilevytekniikasta (PCB): tyypit, materiaalit, sovellukset ja tulevaisuuden trendit

Elektronisten laitteiden keskeisenä osana piirilevy (PCB) toimii elektronisen järjestelmän hermokeskuksena, joka hoitaa tärkeitä tehtäviä tarjoamalla mekaanista tukea ja sähköisiä liitäntöjä elektronisille komponenteille. Elektronisen teknologian nopean kehityksen myötä – aina älypuhelinten ohuista ja kevyistä kannettavuudesta datakeskusten suurteholaskentaan, 5G-tiedonsiirron nopeasta tiedonsiirrosta autojen autonomisen ajamisen monimutkaiseen ohjaukseen – erilaiset sovellusskenaariot asettavat erilaisia ​​vaatimuksia piirilevyjen suorituskyvylle, rakenteelle ja prosessille. Tämä on johtanut monenlaisten piirilevytyyppien syntymiseen. Piirilevyjen eri ominaisuuksien perusteellinen ymmärtäminen on välttämätöntä elektroniikkainsinööreille, tutkijoille ja kehittäjille sekä asiaankuuluvien alojen ammattilaisille, jotta he voivat optimoida elektronisia suunnitelmia ja parantaa tuotteiden suorituskykyä.

Substraattimateriaalien mukaan luokiteltujen piirilevyjen tekninen analyysi

Jäykät piirilevyt

Jäykät piirilevyt ovat erinomaisen mekaanisen vakauden ja lujuuden ansiosta tulleet ensisijaiseksi valinnaksi lukuisissa elektronisissa laitteissa. Lasikuitumateriaaleja, kuten E-lasia ja S-lasia, käytetään laajalti jäykkien piirilevyjen valmistuksessa niiden erinomaisten eristysominaisuuksien ja mekaanisen lujuuden ansiosta. E-lasikuitu on kustannustehokas ja sitä käytetään yleisesti elektroniikkatuotteissa; S-lasikuidulla on puolestaan ​​suurempi lujuus ja moduuli, joten se soveltuu käytettäväksi aloilla, joilla on tiukat mekaaniset ominaisuudet.

Polyimidimateriaalista (PI) valmistetuilla jäykillä piirilevyillä on ominaisuuksia, kuten korkea lämmönkestävyys (kyky toimia jatkuvasti yli 200 °C:n lämpötilassa), hyvä eristyskyky (dielektrisyysvakio jopa noin 3) ja erinomainen kemiallinen stabiilius. Niitä käytetään usein suuren kysynnän tilanteissa, kuten ilmailu- ja avaruuselektroniikassa sekä sotilaselektroniikassa. FR-4, yleisimmin käytetty substraattimateriaali jäykille piirilevyille, on laminoitu epoksihartsilla kyllästetystä lasikuitukankaasta. Sillä on hyvät sähköiset ominaisuudet (tilavuusresistiivisyys yli 10^14 Ω·cm) ja palonestokyky (täyttää UL94V-0-palonsuoja-aineen luokan), ja sitä käytetään laajalti siviilielektroniikkatuotteissa, kuten tietokoneissa ja viestintälaitteissa.

Komposiittipohjaisina kuparipinnoitteisina laminaatteina CEM-1:llä ja CEM-3:lla on omat ominaisuutensa. Lasikuitumaton ja paperipohjan yhdistelmästä koostuvalla CEM-1:llä on suhteellisen alhainen hinta ja tietyt sähköiset ominaisuudet, minkä ansiosta se soveltuu kustannusherkille kulutuselektroniikkatuotteille. Lasikuituytimeen perustuva CEM-3 on erinomaista ohennuksen ja mekaanisen prosessoinnin suhteen, ja sitä käytetään usein pienoiskokoisissa elektronisissa laitteissa.

Joustavat piirilevyt (FPC:t)

Joustavat piirilevyt (FPC) ainutlaatuisen taivutettavuutensa ja ohuutensa ansiosta ovat tärkeässä asemassa elektronisissa laitteissa, joissa on rajoitetusti tilaa. Polyimidi (PI) on yksi FPC-levyjen päämateriaaleista. Sillä on erinomainen joustavuus (kestää miljoonia taivutussyklejä), korkea lämmönkestävyys (pitkäaikainen käyttölämpötila yli 150 °C) ja hyvät sähköiset ominaisuudet (dielektrinen häviötangentti jopa 0,002).

Polyesterikalvomateriaaleja, kuten polyeteenitereftalaattia (PET) ja polyeteeninaftalaattia (PEN), käytetään myös yleisesti FPC-komponenteissa. Niiden etuna on alhainen hinta ja hyvä prosessoitavuus, mutta ne ovat hieman PI:tä huonompia korkean lämpötilankestävyyden ja sähköisten ominaisuuksien suhteen. FPC-komponenttien suorituskyvyn mittaamiseen käytettävät keskeiset parametrit, kuten taivutussäde ja sen kestämien taivutusjaksojen määrä, vaikuttavat suoraan FPC-komponenttien luotettavuuteen ja käyttöikään käytännön sovelluksissa.

(三) Jäykät-joustavat piirilevyt

Jäykät ja joustavat piirilevyt yhdistävät nerokkaasti jäykkien ja joustavien piirilevyjen edut. Jäykillä alueilla käytetään yleensä samoja alustamateriaaleja kuin jäykissä piirilevyissä, kuten FR-4- tai PI-jäykkiä levyjä, piirilevyn tarvittavan mekaanisen tuen ja vakauden aikaansaamiseksi, mikä varmistaa elektronisten komponenttien ja sähköliitäntöjen luotettavan asennuksen. Joustavilla alueilla käytetään joustavia alustamateriaaleja, kuten PI-joustavia kalvoja, piirilevyn taivutettavuuden saavuttamiseksi.

Jäykkien ja joustavien piirilevyjen keskeinen teknologia on jäykkien ja joustavien alueiden liittäminen toisiinsa. Yleisiä liitosmenetelmiä ovat laserhitsaus ja liimaus. Liitososien luotettavuus ja jännityksenpoiston suunnittelu ovat tärkeitä tekijöitä jäykkien ja joustavien piirilevyjen suorituskyvyn varmistamiseksi. Kohtuullinen suunnittelu voi tehokkaasti estää ongelmia, kuten liitosten epäonnistumisen tai epänormaalin signaalinsiirron taivutusprosessin aikana.

Johtavien kerrosten lukumäärän mukaan luokiteltujen piirilevyjen tekniset ominaisuudet

(一) Yksipuoliset piirilevyt

Yksipuolisena piirilevynä on perustyyppi, jossa on kuparifoliota vain toisella puolella ja joka toteuttaa piirilevytoimintoja yksipuolisen johdotuksen avulla. Sen piirirakenne on suhteellisen yksinkertainen, joten se sopii joihinkin elektronisiin laitteisiin, joilla on alhaiset toiminnalliset vaatimukset, kuten yksinkertaisiin kodinkoneiden ohjauskortteihin ja lelujen piirilevyihin. Yksipuolisten piirilevyjen valmistusprosessi on suhteellisen suoraviivainen ja sisältää pääasiassa vaiheita, kuten kuparifolion syövytyksen, juotosmaskin painatuksen ja merkkien painatuksen, ja kustannukset ovat suhteellisen alhaiset. Rajallisen johdotustilan vuoksi yksipuolisten piirilevyjen piirin monimutkaisuus ja toiminnallinen laajennettavuus ovat kuitenkin jonkin verran rajoitettuja.

Kaksipuoliset piirilevyt

Kaksipuolisessa piirilevyssä on kuparifolio piirilevyn molemmilla puolilla, ja sähköinen yhteys kahden puolen välillä saavutetaan reikien (metalloitujen reikien) kautta. Reikien valmistusprosessiin kuuluu yleensä vaiheita, kuten poraus, sähkötön kuparipinnoitus ja galvanointi reikien sisäseinän hyvän sähkönjohtavuuden varmistamiseksi. Kaksipuolisten piirilevyjen piirien monimutkaisuus ja toiminnallinen toteutuskyky ovat parantuneet merkittävästi yksipuolisiin piirilevyihin verrattuna, ja niitä voidaan käyttää tietokoneiden emolevyissä, joissakin tietoliikennelaitteiden moduuleissa jne.

Kaksipuolisten piirilevyjen suunnittelussa johdotussuunnittelu ja läpivientireikien asettelu ovat keskeisiä näkökohtia. Kohtuullinen suunnittelu voi tehokkaasti vähentää signaalihäiriöitä ja parantaa signaalinsiirron eheyttä ja vakautta.

(三) Monikerroksiset piirilevyt

Monikerroksisissa piirilevyissä on useita johtavia kerroksia (yleensä 4 kerrosta tai enemmän), jotka on erotettu toisistaan ​​eristyskerroksilla (kuten prepreg-levyillä, PP-levyillä). Yleisten läpireikien lisäksi monikerroksisissa piirilevyissä käytetään laajalti myös sokko- ja haudattuja reikiä. Sokko-reikä on johtava reikä, joka ulottuu piirilevyn pinnalta tiettyyn sisäkerrokseen eikä lävistä koko piirilevyä; haudattu reikä on yhdistävä johtava reikä sisäkerrosten välillä, eikä se ole näkyvissä piirilevyn pinnalla.

Sokeiden ja haudattujen läpivientien teknologioiden käyttö vähentää tehokkaasti piirilevyn pinnalla olevien läpivientien määrää ja parantaa johdotustiheyttä ja signaalinsiirtokykyä. Monikerroksiset piirilevyt voivat saavuttaa suuren johdotustiheyden ja tehokkaan signaalinsiirron, ja niitä käytetään laajalti huippuluokan elektronisissa laitteissa, kuten palvelimien emolevyissä, älypuhelinten emolevyissä ja tehokkaissa näytönohjaimissa. Monikerroksisten piirilevyjen valmistusprosessissa tekijöillä, kuten laminointiprosessilla, poraustarkkuudella ja galvanoinnin laadulla, on merkittävä vaikutus piirilevyn suorituskykyyn ja luotettavuuteen.

kolme,Piirilevyjen tekniset avainkohdat luokiteltuna erityisprosessien mukaan

(一) Korkeataajuiset piirilevyt

Korkeataajuisia piirilevyjä käytetään pääasiassa elektronisissa laitteissa, jotka käsittelevät korkeataajuisia signaaleja, kuten langattomassa viestinnässä, tutkassa ja muissa aloilla. Korkeataajuisten signaalien siirron aikana signaalin häviäminen ja vaiheen vääristymä ovat suhteellisen yleisiä ongelmia. Siksi korkeataajuisten piirilevyjen on käytettävä erityisiä materiaaleja signaalin häviön vähentämiseksi ja signaalin siirron laadun parantamiseksi.

Rogersin materiaali on yksi yleisimmin käytetyistä substraattimateriaaleista korkeataajuisissa piirilevyissä. Sillä on erittäin alhainen dielektrinen vakio (Dk voi olla jopa noin 2,2) ja häviötangentti (Df jopa 0,0009), mikä voi tehokkaasti vähentää signaalin häviötä ja vääristymistä siirtoprosessin aikana. Polytetrafluoroeteeniä (PTFE) ja sen täyteaineita käytetään myös usein korkeataajuisissa piirilevyissä, koska niillä on hyvät korkeataajuiset sähköiset ominaisuudet ja kemiallinen stabiilius.

Korkeataajuisten piirilevyjen suunnittelu- ja valmistusprosessissa materiaalivalinnan lisäksi myös piirilevyjen asettelu, impedanssin sovitus ja sähkömagneettinen suojaus ovat ratkaisevan tärkeitä. Kohtuullinen piirilevyjen asettelu voi vähentää signaalien välisiä häiriöitä, tarkka impedanssin sovitus voi varmistaa tehokkaan signaalinsiirron ja tehokas sähkömagneettinen suojaus voi estää korkeataajuisten signaalien häiriintymisen ympäröivien piirien kanssa.

Metallipohjaiset piirilevyt

Metallipohjaiset piirilevyt ovat erinomaisen lämmönpoistokykynsä ansiosta tulleet ihanteelliseksi valinnaksi suuritehoisiin elektronisiin laitteisiin. Yleisiä metallialusmateriaaleja ovat alumiini- ja kuparipohjaiset. Alumiinipohjaisella alustalla on hyvä lämmönpoistokyky ja suhteellisen edullinen hinta, ja sitä käytetään laajalti esimerkiksi LED-valaistuksessa ja tehomoduuleissa. Kuparipohjaisella alustalla on korkeampi lämmönjohtavuus (noin 1,6 kertaa alumiiniin verrattuna), ja se sopii tilanteisiin, joissa lämmönpoistovaatimukset ovat erittäin korkeat, kuten suuritehoisiin moottorikäyttöpiireihin.

Metallipohjaisten piirilevyjen lämmönpoistoperiaate on johtaa elektronisten komponenttien tuottama lämpö nopeasti metallialustan läpi. Lämmönpoistotehokkuuden parantamiseksi metallialustan ja elektronisten komponenttien väliin lisätään yleensä lämpöä johtava eristävä kerros, kuten lämpöä johtava silikonityyny tai lämpöä johtava eristävä liima. Metallipohjaisten piirilevyjen valmistusprosessissa eristävän kerroksen paksuuden hallinta ja sidoslujuus metallialustaan ​​ovat keskeisiä tekijöitä niiden suorituskyvyn varmistamiseksi.

(三) HDI-piirilevyt (korkeasti yhteenliitettävät piirilevyt)

HDI-piirilevyt (High-Density Interconnect PCB) täyttävät tiheän johdotuksen ja pienen koon ansiosta nykyaikaisten elektronisten laitteiden tiukat tila- ja suorituskykyvaatimukset. HDI-piirilevyjen keskeiset teknologiat ovat mikroreikien (Micro-Vias) valmistus ja ohuiden viivojen etsaus. Mikroreikien halkaisija on yleensä alle 0,1 mm, ja ne valmistetaan käyttämällä edistyneitä tekniikoita, kuten laserporausta tai plasmaetsausta.

Hienojen viivojen syövytys vaatii erittäin tarkkoja syövytyslaitteita ja prosessinohjausta, jotta saavutetaan hieno johdotus, jonka viivan leveys/viivaväli on alle 30 μm/30 μm. HDI-piirilevyissä käytetään yleensä kerroskerrostekniikkaa, jossa tiheä yhteenliittäminen saavutetaan pinoamalla eristäviä ja johtavia kerroksia kerros kerrokselta. HDI-piirilevyjä käytetään laajalti miniatyyrielektronisissa laitteissa, kuten älypuhelimissa, tableteissa ja puettavissa laitteissa, ja ne ovat yksi keskeisistä teknologioista näiden laitteiden korkean suorituskyvyn ja miniatyrisoinnin saavuttamiseksi.

IC-alustat (IC-kantolevyt)

IC-alustoja (IC-kantolevyjä) käytetään pääasiassa sirujen pakkaamiseen, kuten BGA (Ball Grid Array) -pakkauksiin, QFN (Quad Flat No-Lead) -pakkauksiin ja FC (Flip Chip) -pakkauksiin jne. IC-alustojen on oltava erittäin tiheän yhteenliittämisen ja suuren tarkkuuden ominaisuuksia, jotta sirun ja ulkoisen piirin välille saadaan luotettava yhteys.
IC-alustat ovat yleensä monikerroksisia, ja valmistusprosessissa on tiukat vaatimukset linjan tarkkuudelle koon ja sijainnin tarkkuudella. Samalla IC-alustojen on otettava huomioon myös lämmönhukkahallinnan ja sähköisen suorituskyvyn ominaisuudet, jotta sirun vakaus ja luotettavuus käytön aikana voidaan varmistaa. Siruteknologian jatkuvan kehityksen myötä myös IC-alustojen suorituskyky- ja tarkkuusvaatimukset kasvavat jatkuvasti.

Johtavien läpivientien rakenteen mukaan luokiteltujen piirilevyjen tekniset ominaisuudet

(一) Läpivientilevyt

Läpivientilevy on yksi yleisimmistä piirilevytyypeistä. Sen johtavat läpiviennit kulkevat piirilevyn pintakerroksesta pohjakerrokseen, ja kerrosten välinen sähköinen yhteys saavutetaan läpivientigalvanointiprosessilla. Läpivientilevyn läpiviennin halkaisija ja läpivientiseinän kuparin paksuus ovat tärkeitä parametreja, jotka vaikuttavat sen sähköiseen suorituskykyyn ja mekaaniseen lujuuteen.
Suurempi läpivientireiän halkaisija on hyödyllinen pistokekomponenttien asennuksessa, mutta se vie enemmän johdotustilaa; läpivientiseinän riittämätön kuparipaksuus voi johtaa epäluotettaviin sähköliitäntöihin. Läpivientilevyn valmistusprosessissa läpivientien poraustarkkuudella ja galvanoinnin laadulla on tärkeä vaikutus piirilevyn suorituskykyyn. Lisäksi läpivientilevyssä voidaan käyttää myös läpivientien täyttöprosessia, kuten hartsitäyttöä, sen luotettavuuden ja kosteudenkestävyyden parantamiseksi.

Mikroläpivientilevyt

Mikroläpivientilevyissä käytetään johtavia läpivientejä, joiden halkaisija on pieni (yleensä alle 0,15 mm), kuten sokeita mikroläpivientejä ja haudattuja mikroläpivientejä. Mikroläpivientien muodostamisessa käytetään yleensä laserporausta tai plasmaetsaustekniikkaa, ja näillä tekniikoilla voidaan saavuttaa mikroläpivientien valmistus suurella tarkkuudella tiheän johdotuksen vaatimusten täyttämiseksi.
Mikro-läpivientilevyjen mikro-läpivienneillä on pienet halkaisijat ja suuri määrä, mikä mahdollistaa useampien sähköliitäntöjen tekemisen rajoitetussa tilassa ja parantaa piirilevyn integrointitasoa ja suorituskykyä. Mikro-läpivientilevyjen suunnittelu- ja valmistusprosessissa on otettava huomioon mikro-läpivientien täyttö- ja pintakäsittelyprosessit niiden sähköisen suorituskyvyn ja luotettavuuden varmistamiseksi.

(III) Sokeat läpiviennit

Sokeiden läpivientilevyjen johtavat läpiviennit ulottuvat vain piirilevyn pinnalta tiettyyn sisäkerrokseen eivätkä lävistä koko piirilevyä. Sokeiden läpivientien olemassaolo voi vähentää piirilevyn pinnalla olevien läpivientien määrää, lisätä johdotustiheyttä ja myös vähentää signaalien häiriöitä siirtoprosessin aikana.
Sokeiden läpivientien muodostusprosesseja ovat laserporaus, galvanointi mekaanisen porauksen jälkeen jne. Eri prosessimenetelmillä on erilaiset vaikutukset sokeiden läpivientien laatuun ja kustannuksiin. Sokeiden läpivientilevyjen suunnittelussa sokeiden läpivientien sijainti ja määrä on suunniteltava kohtuullisesti, jotta niiden edut saadaan hyödynnettyä täysimääräisesti ja piirilevyn suorituskyky paranee.

(四) Suurtiheyksiset yhteenliitäntäkortit (HDI)

Korkean tiheyden omaaville liitäntäkorteille (HDI) on ominaista korkea yhteenliitäntätiheys, pienet läpivientireiät ja ohuet linjat, ja ne ovat yksi keskeisistä teknologioista elektronisten laitteiden pienentämisessä ja korkeassa suorituskyvyssä. Pienten johtavien reikien lisäksi HDI-korteissa saavutetaan myös hieno johdotus, jonka linjan leveys/linjaväli on alle 30 μm/30 μm hienon viivan etsaustekniikan avulla.
HDI-levyt käyttävät yleensä kerrostekniikkaa, jossa tiheä yhteenliittäminen saavutetaan pinoamalla eristäviä ja johtavia kerroksia kerros kerrokselta. HDI-levyjen valmistusprosessin aikana materiaalien, laitteiden ja prosessien vaatimukset ovat erittäin korkeat, ja jokaisen linkin laatua on valvottava tarkasti piirilevyn suorituskyvyn ja luotettavuuden varmistamiseksi.

Johtopäätös

Elektronisen teknologian tärkeänä perustana painettujen piirilevyjen tyyppien monimuotoisuus ja teknologioiden monimutkaisuus tarjoavat vankan tuen elektronisten laitteiden innovaatioille ja kehitykselle. Alustamateriaalien valinnasta johtavien kerrosten suunnitteluun, erikoisprosessien soveltamisesta pintakäsittelymenetelmien harkitsemiseen ja sitten eri sovellusalueiden teknisiin vaatimuksiin ja johtavien läpivientien rakenteen ominaisuuksiin, jokainen linkki sisältää runsaasti teknisiä merkityksiä.

Elektronisen teknologian jatkuvan kehityksen, kuten tekoälyn, esineiden internetin ja big datan kaltaisten uusien teknologioiden nopean kehityksen, myötä piirilevyjen suorituskyvylle ja toiminnoille asetetaan korkeampia vaatimuksia. Tulevaisuudessa piirilevyteknologia kehittyy kohti suurempaa tiheyttä, parempaa suorituskykyä, alhaisempia kustannuksia ja parempaa ympäristönsuojelua, mikä edistää jatkuvasti elektronisten laitteiden pienentämistä, älykkyyttä ja korkean suorituskyvyn kehitystä. Elektroniikkainsinöörien ja asiaan liittyvien alojen ammattilaisten on kiinnitettävä tarkkaa huomiota piirilevyteknologian kehitystrendeihin, innovoitava ja optimoitava jatkuvasti malleja vastaamaan kasvaviin markkinoiden vaatimuksiin ja teknisiin haasteisiin.

Usein kysytyt kysymykset:

K1. Mitkä ovat yleisimmät jäykkien piirilevyjen alustamateriaalit?

Yleisiä jäykkien piirilevyjen alustamateriaaleja ovat lasikuidut (kuten E-lasi, S-lasi jne.), polyimidi (PI), FR-4 (palonsuoja-aineella päällystetty kuparipäällysteinen laminaatti, joka koostuu epoksihartsista ja lasikuitukankaasta), CEM-1 (komposiittipohjainen kuparipäällysteinen laminaatti, joka sisältää lasimattoa ja paperipohjaa) ja CEM-3 (komposiittipohjainen kuparipäällysteinen laminaatti, jossa on lasikuituydin).

K2. Miksi joustavat piirilevyt sopivat puettaviin laitteisiin?

Joustavat piirilevyt sopivat puettaviin laitteisiin, koska niiden päämateriaalit, kuten polyimidi (PI) ja polyeteenitereftalaatti (PET), ovat hyvin joustavia, minkä ansiosta ne voivat taipua, taittua ja käpertyä tietyssä laajuudessa, mikä mahdollistaa niiden mukautumisen ihmiskehon muotoihin mukautuvien puettavien laitteiden monimutkaisiin muotoihin. Samalla ne ovat myös ohuita ja kevyitä, eivätkä ne aiheuta liikaa rasitusta käyttäjälle, mikä täyttää puettavien laitteiden tila- ja mukavuusvaatimukset.

K3. Mitkä ovat jäykän ja joustavan alueen toiminnot jäykässä ja joustavassa piirilevyssä?

Jäykän ja joustavan piirilevyn jäykällä alueella käytetään pääasiassa jäykkiä alustamateriaaleja, kuten FR-4- tai PI-jäykkiä levyjä, mekaanisen tuen ja vakauden tarjoamiseksi, mikä varmistaa piirilevyn rakenteellisen lujuuden asennuksen ja käytön aikana. Joustavalla alueella taas käytetään joustavia alustamateriaaleja, kuten PI-joustavia kalvoja, taivutustoiminnon saavuttamiseksi, jotta se mukautuu laitteen muodonmuutoksiin eri käyttötilanteissa ja täyttää monimutkaisen mekaanisen ja sähköisen suorituskyvyn vaatimukset.

K4. Mitkä ovat tärkeimmät erot yksipuolisten ja kaksipuolisten piirilevyjen välillä?

Yksipuolisessa piirilevyssä on kuparifoliota vain toisella puolella ja sitä käytetään yksipuoliseen johdotukseen. Sen piirin monimutkaisuus on suhteellisen alhainen ja se sopii yksinkertaisiin elektronisiin laitteisiin. Valmistusprosessi on yksinkertainen ja kustannukset alhaiset, mutta sen toiminnot ja johdotustila ovat rajalliset. Kaksipuolisessa piirilevyssä on kuparifoliota molemmilla puolilla, ja sähköinen liitäntä kahden puolen välillä saadaan aikaan reikien (yleensä metalloitujen reikien) kautta. Piirin monimutkaisuus on kohtalainen ja sillä voidaan saavuttaa enemmän toimintoja ja laajempi sovellusalue, kuten tietokoneiden emolevyt, tietoliikennelaitteet jne.

K5. Mitkä ovat sokeiden ja haudattujen reikien toiminnot monikerroksisissa piirilevyissä?

Monikerroksisten piirilevyjen sokkoreiät ovat johtavia reikiä, jotka ulottuvat pinnalta tiettyyn sisäkerrokseen eivätkä lävistä koko piirilevyä. Niitä voidaan käyttää tiettyjen kerrosten välisiin sähköliitäntöihin, mikä vähentää signaalihäiriöitä ja parantaa signaalin eheyttä. Haudatut reiät ovat sisäkerrosten välisiä liitäntöjä, eivätkä ne ole näkyvissä pinnalla. Niillä voidaan saavuttaa kerrosten välisiä liitäntöjä viemättä pinta-alaa, mikä auttaa toteuttamaan tiheää johdotusta ja parantamaan piirilevyn suorituskykyä ja integrointitasoa.

K6. Miksi korkeataajuisten piirilevyjen on käytettävä erikoismateriaaleja?

Korkeataajuisia piirilevyjä käytetään pääasiassa korkeataajuisten signaalien, kuten mikroaaltotaajuusalueiden ja millimetriaaltotaajuusalueiden, käsittelyyn, ja signaalit ovat alttiita häviöille siirtoprosessin aikana. Käytetään erikoismateriaaleja, kuten Rogers-materiaaleja, polytetrafluoroeteeniä (PTFE) ja keraamitäytteisiä materiaaleja, koska näillä materiaaleilla on alhainen dielektrinen vakio (Dk) ja pienihäviöinen tangentti (Df), mikä voi tehokkaasti vähentää signaalihäviötä, varmistaa signaalin eheyden ja täyttää korkeataajuisen signaalinsiirron vaatimukset.

K7. Mihin suuritehoisiin elektronisiin laitteisiin metallipohjaiset piirilevyt sopivat?

Metallipohjaiset piirilevyt sopivat monenlaisiin suuritehoisiin elektronisiin laitteisiin. Esimerkiksi tehomoduuleissa käytön aikana syntyy paljon lämpöä, ja metallipohjaiset piirilevyt voivat tehokkaasti haihduttaa lämpöä varmistaakseen niiden normaalin toiminnan. LED-valaistuslaitteissa ne voivat nopeasti haihduttaa LEDien tuottaman lämmön, mikä parantaa valaistustehokkuutta ja lamppujen käyttöikää. Moottorikäyttöpiireissä ne voivat auttaa haihduttamaan moottorin käytön aikana syntyvää lämpöä varmistaen piirin vakaan toiminnan.

K8. Mitkä ovat HDI-piirilevyjen tärkeimmät tekniset ominaisuudet?

HDI-piirilevyjen keskeisiin teknisiin ominaisuuksiin kuuluvat erittäin pienten läpivientireikien (Micro-Via, yleensä alle 0,1 mm) käyttö, jotka muodostetaan edistyneillä tekniikoilla, kuten laserporauksella ja plasmaetsauksella; hienot viivat (Fine Line), joilla voidaan saavuttaa hieno johdotus, jonka viivan leveys/viivaväli on alle 30 μm/30 μm; kerroskerrosten määrän lisääminen ja tiheän yhteenliittämisen saavuttaminen rakennustekniikalla; ja hyvä yhteensopivuus pintaliitostekniikan (SMT) kokoonpanoprosessin kanssa, mikä sopii miniatyyrikokoisten elektronisten laitteiden tarpeisiin.

K9. Millaisia ​​tinapinnoitettuja piirilevyjä on olemassa?

Tinalla ruiskutettujen piirilevyjen pintakerrostyyppejä ovat puhdas tina (Pure Tin), tina-lyijyseos (Tin-Lead Alloy) ja lyijytön tinasuihku, kuten Sn-Cu (tina-kupariseos), Sn-Ag-Cu (tina-hopea-kupariseos) jne. Lyijytön tinasuihku on vähitellen yleistynyt ympäristönsuojeluvaatimusten täyttämiseksi.

K10. Miksi kullattuja piirilevyjä käytetään usein huippuluokan elektroniikkalaitteissa?

Kullattuja piirilevyjä käytetään usein huippuluokan elektronisissa laitteissa, koska niiden pintaa peittävä metallinen kulta (jaettu kovaan kultaan ja pehmeään kultaan) voi tarjota hyvän sähkönjohtavuuden, vähentää kosketusvastusta ja varmistaa sähköliitäntöjen luotettavuuden. Samalla kullalla on erinomainen hapettumisenestokyky, joka kestää tehokkaasti ympäristön aiheuttamaa korroosiota ja kemiallista korroosiota, pidentää piirilevyn käyttöikää ja täyttää huippuluokan elektronisten laitteiden, kuten ilmailu- ja avaruustekniikan, lääketieteellisten laitteiden ja tietoliikenneasemien, tiukat luotettavuus- ja vakausvaatimukset.

K11. Mihin tulisi kiinnittää huomiota OSP-piirilevyjä varastoitaessa?

OSP-piirilevyjen pintakäsittelyssä on orgaaninen juotettavuutta suojaava kalvo. Niiden varastointiaika on suhteellisen lyhyt, ja kosteuden estämiseen on kiinnitettävä huomiota. Ne tulee säilyttää kuivassa ja kosteudettomassa ympäristössä, jotta vältetään orgaanisen juotettavuutta suojaavan kalvon vaurioituminen kosteuden vuoksi, mikä voi vaikuttaa piirilevyn juotettavuuteen. Samalla on kiinnitettävä huomiota myös pinnan puhdistukseen, jotta pöly ja epäpuhtaudet eivät pääse saastuttamaan piirilevyn pintaa, mikä voi vaikuttaa myöhempään hitsaukseen ja käyttöön.

K12. Mitä suorituskykyvaatimuksia tietokoneiden emolevyillä on piirilevyille?

Tietokonepiirilevyillä, kuten emolevyillä, näytönohjaimilla ja palvelinpiirilevyillä, on vaatimuksia piirilevyjen nopealle tiedonkäsittelylle ja -siirrolle. Niiden on tuettava nopeita signaalinsiirtoprotokollia, kuten PCI-E-väylää, USB-liitäntöjä ja SATA-liitäntöjä. Niiden sähköisen suorituskyvyn tulisi varmistaa signaalin eheys ja vakaus. Emolevyn on integroitava useita keskeisiä komponentteja, kuten piirisarja, BIOS-siru ja virtalähdepiiri, mikä edellyttää piirilevyltä kohtuullista asettelua ja korkeaa integrointitasoa. Palvelinlevyjen on myös tuettava useita suorittimia ja suuren muistikapasiteetin, mikä asettaa korkeammat vaatimukset piirilevyn kantokyvylle ja luotettavuudelle.

K13. Miksi autoteollisuuden piirilevyjen on oltava erittäin luotettavia?Autoteollisuuden piirilevyjä käytetään autojen elektronisissa järjestelmissä. Ajon aikana ajoneuvot kohtaavat erilaisia ​​monimutkaisia ​​ympäristöolosuhteita, kuten tärinää, iskuja sekä korkeiden ja matalien lämpötilojen vaihteluita (yleensä vaaditaan toimimaan normaalisti lämpötila-alueella -40 °C - 125 °C). Jos autoteollisuuden piirilevy ei ole riittävän luotettava, se voi johtaa auton elektronisen järjestelmän vikaantumiseen, mikä vaikuttaa ajoneuvon normaaliin toimintaan ja ajoturvallisuuteen. Siksi autoteollisuuden piirilevyjen on oltava erittäin luotettavia, jotta ne voivat toimia vakaasti ankarissa olosuhteissa.

K14. Mikä on IC-alustan (IC-kantolevyn) rooli sirupakkauksessa?

IC-alusta (IC-kantolevy) toimii pääasiassa sirun ja ulkoisen piirin yhdistäjänä sirupakkauksissa. Esimerkiksi pakkausmenetelmien, kuten BGA (Ball Grid Array) -koteloinnin, QFN (Quad Flat No-Lead) -koteloinnin ja FC (Flip Chip) -koteloinnin, on kaikkien saavutettava luotettavat yhteydet IC-alustassa. Sen on oltava tiheän yhteenliittämisen ja suuren tarkkuuden ominaisuuksiltaan, jotta se täyttää sirun ja ulkoisen piirin välisten suurten signaalien siirtovaatimusten vaatimukset. Samalla on otettava huomioon myös lämmönpoiston hallinta ja sähköinen suorituskyky, jotta sirun toiminnan aikana syntyvä lämpö voidaan tehokkaasti johtaa pois ja signaali voidaan siirtää vakaasti, mikä varmistaa sirun normaalin toiminnan.

K15. Miten mikro-läpivientilevyjen mikro-läpiviennit muodostetaan?

Mikro-läpivientilevyjen mikro-läpiviennit muodostetaan yleensä laserporauksella tai plasmaetsaustekniikalla. Laserporauksessa piirilevyyn säteilytetään suuritehoista lasersädettä, joka höyrystää materiaalin välittömästi ja muodostaa mikro-läpivientejä. Plasmaetsauksessa puolestaan ​​plasma reagoi kemiallisesti piirilevyn pintamateriaalin kanssa ja poistaa tarpeettomat osat. Näin muodostuu pieniä läpivientihalkaisijoita, kuten sokeita mikro-läpivientejä ja haudattuja mikro-läpivientejä, jolloin saavutetaan tiheä johdotus.